一、工程背景

大多数密集封装的电子机箱系统使用风扇或鼓风扇进行强制空气冷却。较小的机箱系统通常使用轴流冷却风扇，其中气流垂直于风扇叶片。然而，较大的机箱系统可能需要离心式鼓风扇在高静压情况下提供足够的气流。

在机箱系统设计的最初阶段，工程师就应确定对强制空气冷却风量需求进行预估。更重要的是，产品设计阶段，必须为发热部件提供良好的气流，并为冷却风扇提供足够的空间和功率。

风扇选择需要考虑的因素包括：所需的空气流量，交流或直流电源，电压，速度，预期寿命，EMI / RFI，散热量，自动重启和噪声影响。

产品设计初始阶段是需要预计通风冷却机箱系统所需的气流风量，这主要是取决于机箱系统内产生的热量和器件允许的最大温升。

在估算机箱系统内热耗时，应该考虑器件负载发生变化或者发热子机箱系统热耗增加的可能性。因此，应该是在机箱系统满载运行的最坏情况下，使用最大的热耗来估计机箱系统所需的风量。

去掉盖子的电子机箱系统

机箱系统所需的气流可以通过以下计算公式或从图表获得，计算公式为：

这里：

Q =以cfm为单位所需的气流（ft3 / min。）

W =以瓦为单位的热耗

TC =温升

例如，对于热耗200W的机箱系统来说，如果其允许的温升为20℃，那么机箱系统需要17.6cfm的气流。

在下图中，纵轴表示代表气流需要带走的热耗，横轴表示气流的风量；两个轴都是对数的。倾斜的线条定义了温升（℃）。通过查找该图表，找到表示允许温升的斜线，然后，在该线上找到与热耗相对应的点，此点对应的横轴位置即为机箱系统所需的气流流量。

热耗与机箱系统温升的关系

二、机箱系统阻抗

确定如何在机箱系统内安装风扇比计算所需空气流量要困难得多。气流路径中的障碍物导致静压阻力。下图显示了典型风扇的气流与静压之间的非线性关系。为了达到最大气流，应尽量减少障碍物。但是，有时候需要增加挡风板，以将冷气流引导到需要冷却的部件上。当然，机箱系统组件本身也会阻碍气流、引导气流流动。

轴流风扇风压P-风量Q曲线

通过实验方法得到气流的流量是非常准确的，但测试成本高，耗时长，并且繁琐。而且，几乎不可能找到用于进行测量的大型气流室。

在实践中，经验方法通常用于估计气流阻力。经验表明：

① 空箱通常会使气流减少5％至20％。

② 密集的机箱系统可将气流减少60％，甚者更多。

③ 在水中大多数电子机箱系统的静压介于0.05和0.15英寸水柱之间。

对于一个密集的机箱系统壳体，前一个例子中的风扇应该能够提供80cfm的空气，而不是32cfm。

三、测量气流和静压

可以使用AMCA标准210双气流室来精确测量气流的风量和静压。

方程列表和变量

Q：气流流量=

C：喷嘴风量系数

D：喷嘴直径（m）

r：空气密度=

T：温度（℃）

P：气压（mm Hg）

Pn：风量差压（mm Aq）

Ps：静压（mm Aq）

g：

最大静压和最大风量测量必须单独进行。

最大静压测量：当喷嘴关闭时，腔室A中的压力将达到最大值。压力差Ps代表风扇可达到的最大静压。

最大风量测量：打开喷嘴，使用辅助鼓风扇将腔室A中的压力降低到Ps = 0。然后可以使用Pn、D和上面的空气流量公式计算最大风量。Q代表风扇在自由空气中可达到的最大流量。

四、风扇的机箱系统工作点和风道建议

风扇的性能是由机箱系统的风阻PQ特性曲线和风扇的P-Q特性曲线的交叉点来决定。风扇特性曲线在测量气流和静压部分进行了解释。当机箱系统结构固定后，机箱系统的PQ特性曲线就固定不变了。它描述了空气在特定障碍物和内部阻力的情况下如何流过机箱系统。流动阻力大致与体积流量的平方成正比例。因此，机箱系统中静压与气流流量的关系图是二次方的抛物线形状。通过在各种气流速率下测试机箱系统进出口的压力差，可以很容易地通过实验得到该曲线。

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